CN112004994A - 联合循环设备及其运行方法 - Google Patents

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Abstract

在联合循环设备及其运行方法中，设置燃气涡轮机(11)、废热回收锅炉(12)及蒸汽涡轮机(13)，并且设置向低压涡轮机(34)的低压汽封部(43)供给蒸汽的低压汽封蒸汽管道(L24)和在流过低压汽封蒸汽管道(L24)的汽封蒸汽与供给到燃烧器(22)的气体燃料之间进行热交换的第1热交换部(61)。

Description

联合循环设备及其运行方法
技术领域
本发明涉及一种具备燃气涡轮机、废热回收锅炉及蒸汽涡轮机的联合循环设备、以及联合循环设备的运行方法。
背景技术
在联合循环发电中，首先将天然气等作为燃料而驱动燃气涡轮机，接着废热回收锅炉回收燃气涡轮机的废气而生成蒸汽，利用该蒸汽驱动蒸汽涡轮机来进行复合发电。联合循环设备是用于实施该联合循环发电的发电设备。
已知在联合循环设备的蒸汽涡轮机中为了防止涡轮机内部的蒸汽漏出到汽封部或外部气体从汽封部进入涡轮机内部而向汽封部供给蒸汽来进行密封。在蒸汽涡轮机运行时，用减温器对蒸汽进行减温之后，供给到低压涡轮机的汽封部进行密封。此时，减温器将通过冷凝器的冷凝泵吐出的凝气的一部分喷雾到蒸汽而对其进行减温。
作为这种联合循环设备，例如有下述专利文献1中所记载的联合循环设备。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭63-167003号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
如上所述，以往，减温器将凝气的一部分作为减温水喷雾到蒸汽而对其进行减温，并将温度降低的蒸汽供给到低压涡轮机的汽封部。因此，不能充分进行蒸汽的热回收，是不经济的。
本发明是解决上述课题的发明，其目的在于提供一种通过进行汽封蒸汽的热回收来实现提高蒸汽涡轮机的效率的联合循环设备及其运行方法。
用于解决技术课题的手段
用于实现上述目的的本发明的联合循环设备的特征在于，具备：燃气涡轮机，其具有压缩机、燃烧器及涡轮机；废热回收锅炉，其利用来自所述燃气涡轮机的废气的废热生成蒸汽；蒸汽涡轮机，其具有由通过所述废热回收锅炉生成的蒸汽驱动的高压涡轮机及低压涡轮机；低压汽封蒸汽管道，其向所述低压涡轮机的低压汽封部供给蒸汽；及第1热交换部，其在流过所述低压汽封蒸汽管道的蒸汽与供给到所述燃烧器的气体燃料之间进行热交换。
因此，蒸汽通过低压汽封蒸汽管道供给到低压涡轮机的低压汽封部。此时，流过低压汽封蒸汽管道的蒸汽通过第1热交换部在与供给到燃烧器的气体燃料之间进行热交换，气体燃料被加热并供给到燃烧器，且蒸汽被减温并供给到低压汽封部。因此，通过用气体燃料进行蒸汽的热回收，能够实现提高联合循环设备的效率。
本发明的联合循环设备的特征在于，设置有：第2热交换部，其在通过所述废热回收锅炉加热的水与气体燃料之间进行热交换，所述第1热交换部在通过所述第2热交换部在与所述水之间进行了热交换的气体燃料与流过所述低压汽封蒸汽管道的蒸汽之间进行热交换。
因此，气体燃料在第2热交换部中被通过废热回收锅炉加热的水加热之后，在第1热交换部中被温度比该水高的蒸汽加热，由此能够高效率地进行向气体燃料的热回收。
本发明的联合循环设备的特征在于，设置有：第3热交换部，其在通过所述第2热交换部进行了热交换的所述水与流过所述低压汽封蒸汽管道的蒸汽之间进行热交换。
因此，蒸汽通过在第1热交换部中加热气体燃料而减温之后，通过在第3热交换部中加热温度比气体燃料高的水而减温，由此能够高效率地进行蒸汽的热回收。
本发明的联合循环设备的特征在于，设置有：第3热交换部，其在通过所述废热回收锅炉加热的水与通过所述第1热交换部进行了热交换的蒸汽之间进行热交换。
因此，蒸汽在第1热交换部减温之后，在第3热交换部加热温度比气体燃料高的水而减温，由此能够高效率地进行蒸汽的热回收。
本发明的联合循环设备的特征在于，所述低压汽封蒸汽管道具有：第1低压汽封蒸汽管道，其设置有供给减温水而对蒸汽进行减温的减温器；及第2低压汽封蒸汽管道，其设置有所述第1热交换部，所述低压汽封蒸汽管道能够将蒸汽的供给目的地在所述第1低压汽封蒸汽管道与所述第2低压汽封蒸汽管道之间进行切换。
因此，在启动时，将蒸汽的供给目的地切换为第1低压汽封蒸汽管道，由此蒸汽通过减温器减温，在额定运行时，将蒸汽的供给目的地切换为第2低压汽封蒸汽管道，由此蒸汽通过第1热交换部减温，因此能够始终将适当温度的蒸汽供给到低压汽封部。
本发明的联合循环设备的特征在于，设置有冷却驱动所述低压涡轮机的蒸汽的冷凝器，且设置有从向所述冷凝器供给补给水的给水源向所述减温器供给补给水的补给水供给管道。
因此，减温器通过补给水供给管道被供给向冷凝器供给的补给水而对蒸汽进行减温，因此在冷凝器中使用海水来作为冷却蒸汽的冷却水时，即使该海水混入冷凝器中，海水也不会混入汽封蒸汽中，并且也不会供给到低压汽封部，无需停止设备而能够连续运行，从而能够提高可靠性。
本发明的联合循环设备的特征在于，设置有：第3低压汽封蒸汽管道，其将通过所述第1热交换部进行了热交换的蒸汽的一部分从所述低压汽封蒸汽管道供给到所述低压涡轮机，在所述第3低压汽封蒸汽管道上设置有开闭阀。
因此，当供给到低压汽封部的蒸汽过剩时，开放开闭阀，将蒸汽从第3低压汽封蒸汽管道供给到低压涡轮机，由此，用低压涡轮机也能够进行蒸汽的热回收。
并且，本发明的联合循环设备的运行方法，所述联合循环设备具备：燃气涡轮机，其具有压缩机、燃烧器及涡轮机；废热回收锅炉，其利用来自所述燃气涡轮机的废气的废热生成蒸汽；蒸汽涡轮机，其具有由通过所述废热回收锅炉生成的蒸汽驱动的高压涡轮机及低压涡轮机，所述运行方法的特征在于，具有：热交换工序，在供给到所述低压涡轮机的低压汽封部的蒸汽与供给到所述燃烧器的气体燃料之间进行热交换；及供给工序，将与气体燃料进行了热交换的蒸汽供给到所述低压涡轮机的低压汽封部。
因此，利用供给到低压汽封部的蒸汽来加热供给到燃烧器的气体燃料，并将减温的蒸汽供给到低压涡轮机的低压汽封部。因此，通过用气体燃料进行蒸汽的热回收，能够实现提高蒸汽涡轮机的效率。
本发明的联合循环设备的运行方法的特征在于，在所述热交换工序中，在从所述高压涡轮机的轴端部泄漏的蒸汽与供给到所述燃烧器的气体燃料之间进行热交换。
因此，能够容易进行从高压涡轮机的轴端部泄漏的蒸汽所具有的热的回收。
本发明的联合循环设备的运行方法的特征在于，所述供给工序具有：第1供给工序，将在所述热交换工序中进行了热交换的蒸汽供给到所述低压汽封部；及第2供给工序，将由减温水减温的辅助蒸汽供给到所述低压汽封部，根据所述蒸汽涡轮机的运行状态在所述第1供给工序与所述第2供给工序之间进行切换。
因此，通过根据运行状态在第1供给工序与第2供给工序之间进行切换，能够始终将规定温度的蒸汽供给到低压汽封部。
本发明的联合循环设备的运行方法的特征在于，从启动时起在低负载时的运行区域中实施所述第1供给工序，在额定运行时实施所述第2供给工序。
因此，能够与运行状态无关地将规定温度的蒸汽供给到低压汽封部。
发明效果
根据本发明的联合循环设备及其运行方法，能够通过进行汽封蒸汽的热回收来实现提高蒸汽涡轮机的效率。
附图说明
图1是表示本实施方式的联合循环设备的概略结构图。
图2是表示蒸汽涡轮机中的汽封蒸汽的供给系统的示意图。
图3是表示汽封蒸汽的热交换器的示意图。
图4是表示联合循环设备启动时的汽封蒸汽的供给系统的示意图。
图5是表示联合循环设备负载运行时的汽封蒸汽的供给系统的示意图。
图6是表示蒸汽涡轮机中的汽封蒸汽的供给系统的变形例的示意图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明所涉及的联合循环设备及其运行方法的优选实施方式进行详细说明。另外，本发明并不受该实施方式的限定，并且，当实施方式存在多个时，还包含将各实施方式组合而构成的实施方式。
图1是表示本实施方式的联合循环设备的概略结构图。
在本实施方式中，如图1所示，联合循环设备10具备燃气涡轮机11、废热回收锅炉(HRSG)12、蒸汽涡轮机13及发电机14、15。
燃气涡轮机11具有压缩机21、燃烧器22及涡轮机23。压缩机21和涡轮机23通过旋转轴24可一体旋转地连结，在该旋转轴24上连结有发电机14。压缩机21压缩从空气吸入管道L1吸入的空气。燃烧器22使从压缩机21通过压缩空气供给管道L2而供给的压缩空气和从气体燃料供给管道L3供给的气体燃料混合并进行燃烧。涡轮机23由从燃烧器22通过燃烧气体供给管道L4而供给的燃烧气体旋转驱动。发电机14利用通过涡轮机23的旋转而传递的旋转力进行发电。
废热回收锅炉12利用从燃气涡轮机11(涡轮机23)经由废气排出管道L5而排出的废气的废热产生蒸汽。废热回收锅炉12具有高压单元25、中压单元26、低压单元27及再热器28。废热回收锅炉12通过在内部来自燃气涡轮机11的废气向上方流动而以高压单元25、中压单元26、低压单元27的顺序进行热回收，并生成蒸汽。
高压单元25具有高压省煤器25a、高压蒸发器25b及高压过热器25c。给水在由高压省煤器25a加热之后，经由第1高压蒸汽管道输送到高压蒸发器25b，在此处被加热而生成高压蒸汽，高压蒸汽经由第2高压蒸汽管道输送到高压过热器25c而被过热。中压单元26具有中压省煤器26a、中压蒸发器26b及中压过热器26c。因此，给水在由中压省煤器26a加热之后，经由第1中压蒸汽管道输送到中压蒸发器26b，在此处被加热而生成中压蒸汽，中压蒸汽经由第2中压蒸汽管道输送到中压过热器26c而被过热。并且，由中压省煤器26a加热的给水通过从第2中压蒸汽管道分支的中压给水管道L10供给到燃料加热器29。低压单元27具有低压省煤器27a、低压蒸发器27b及低压过热器27c。因此，给水在由低压省煤器27a加热之后，经由第1低压蒸汽管道输送到低压蒸发器27b，在此处被加热而生成低压蒸汽，低压蒸汽经由第2低压蒸汽管道输送到低压过热器27c而被过热。
蒸汽涡轮机13由通过废热回收锅炉12生成的过热蒸汽驱动，并且具有涡轮机31。在涡轮机31中，高压涡轮机32、中压涡轮机33及低压涡轮机34通过旋转轴35可一体旋转地连结，在该旋转轴35上连结有发电机15。蒸汽涡轮机13设置有冷却驱动低压涡轮机34的蒸汽的冷凝器36。冷凝器36利用冷却水(例如，海水)冷却从低压涡轮机34排出的蒸汽而制成凝气。
高压过热器25c的高压蒸汽通过高压蒸汽供给管道L11供给到高压涡轮机32，从高压涡轮机32排出的高压蒸汽通过高压蒸汽回收管道L12返回到再热器28。中压过热器26c的中压蒸汽通过第1高压蒸汽供给管道L13供给到再热器28。在再热器28中过热的中压蒸汽通过第2中压蒸汽供给管道L14供给到中压涡轮机33，从中压涡轮机33排出的中压蒸汽通过中压蒸汽供给管道L15供给到低压涡轮机34。发电机15利用通过涡轮机31的旋转而传递的旋转力进行发电。并且，冷凝器36将所生成的凝气经由凝气供给管道L16输送到废热回收锅炉12的各省煤器25a、26a、27a。凝气供给管道L16设置有冷凝泵37。并且，冷凝器36设置有利用海水冷却蒸汽的冷却水管道L17。另一方面，废热回收锅炉12经由排出已生成蒸汽的使用完的废气的废气排出管道L6连结有烟囱(图示略)。
因此，在联合循环设备10运行时，在燃气涡轮机11中，压缩机21压缩空气，燃烧器22将所供给的压缩空气和气体燃料混合并进行燃烧。涡轮机23由从燃烧器22供给的燃烧气体旋转驱动，发电机14进行发电。并且，从燃气涡轮机11(涡轮机23)排出的废气输送到废热回收锅炉12，废热回收锅炉12生成蒸汽，过热蒸汽输送到蒸汽涡轮机13。高压涡轮机32、中压涡轮机33及低压涡轮机34由该过热蒸汽旋转驱动，发电机15进行发电。在低压涡轮机34中使用的蒸汽在冷凝器36中被冷却而成为凝气，并返回到废热回收锅炉12。
图2是表示蒸汽涡轮机中的汽封蒸汽的供给系统的示意图，图3是表示汽封蒸汽的热交换器的示意图。另外，在以下的说明中，汽封蒸汽是向蒸汽涡轮机13的汽封部供给的密封用蒸汽。
如图2所示，在蒸汽涡轮机13中，高压涡轮机32、中压涡轮机33及低压涡轮机34通过旋转轴35在同轴上连结。高压涡轮机32在作为端部的旋转轴35与机室之间设置有高压汽封部41，中压涡轮机33在作为端部的旋转轴35与机室之间设置有中压汽封部42，低压涡轮机34在作为端部的旋转轴35与机室之间设置有低压汽封部43。
储存蒸汽的集管44连结有辅助蒸汽供给管道L21，在辅助蒸汽供给管道L21上设置有压力控制阀45。集管44在与高压汽封部41之间设置有高压汽封蒸汽管道L22。集管44供给由辅助锅炉生成的来自辅助蒸汽供给管道L21的辅助蒸汽和来自高压汽封蒸汽管道L22的泄漏蒸汽。并且，集管44在与中压汽封部42之间设置有中压汽封蒸汽管道L23，在与低压汽封部43之间设置有低压汽封蒸汽管道L24。该低压汽封蒸汽管道L24在中途部设置有低压汽封蒸汽分支管道L25。而且，在低压汽封蒸汽管道L24上设置有第1切换阀46，在低压汽封蒸汽分支管道L25上设置有第2切换阀47和第3切换阀48。
低压汽封蒸汽管道L24在比第1切换阀46更靠近下游侧的位置设置有减温器49，低压汽封蒸汽分支管道L25在第2切换阀47与第3切换阀48之间设置有热交换器50。在此，低压汽封蒸汽管道L24为本发明的第1低压汽封蒸汽管道，低压汽封蒸汽分支管道L25为本发明的第2低压汽封蒸汽管道，低压汽封蒸汽管道L24和低压汽封蒸汽分支管道L25并列配置。即，若开放第1切换阀46并关闭第2切换阀47及第3切换阀48，则集管44的汽封蒸汽直接流过低压汽封蒸汽管道L24而通过减温器49。另一方面，若关闭第1切换阀46并开放第2切换阀47及第3切换阀48，则集管44的汽封蒸汽从低压汽封蒸汽管道L24向低压汽封蒸汽分支管道L25流动而通过热交换器50。
减温器49供给作为减温水的补给水(纯水)而对汽封蒸汽进行减温。来自未图示的补给水罐(给水源)的补给水供给管道L26设置有补给水泵51，并且分支为第1补给水供给管道L27和第2补给水供给管道L28。第1补给水供给管道L27连结于冷凝器36，并且设置有开闭阀52，第2补给水供给管道L28连结于减温器49，并且设置有开闭阀53。减温器49被供给向冷凝器36供给的补给水的一部分，通过将补给水喷雾到汽封蒸汽而对该汽封蒸汽进行减温。由减温器49减温的汽封蒸汽通过低压汽封蒸汽管道L24供给到低压汽封部43。另外，低压汽封蒸汽管道L24在比减温器49更靠近下游侧的位置设置有汽水分离器54，在汽水分离器54上连结有排水管道L29，在排水管道L29上设置有开闭阀55。
并且，低压汽封蒸汽管道L24设置有在比减温器49及汽水分离器54更靠近下游侧的位置分支的低压汽封蒸汽分支管道L30。低压汽封蒸汽分支管道L30设置有溢流阀(开闭阀)56，并且连结于低压涡轮机34的中段或后段。低压汽封蒸汽分支管道L30将流过低压汽封蒸汽管道L24的过剩的汽封蒸汽供给到低压涡轮机34。
热交换器50在流过低压汽封蒸汽分支管道L25的汽封蒸汽、流过气体燃料供给管道L3的气体燃料及被废热回收锅炉12加热并向中压给水管道L10流动的中压给水(加热水)之间进行热交换。在中压给水管道L10中，上游侧的基端部从中压省煤器26a的下游侧的系统分支，下游侧的前端部连结于凝气供给管道L16，并且设置有开闭阀57。另外，在中压给水管道L10中，从热交换器50与开闭阀57之间朝向冷凝器36设置有给水回收管道L31，在给水回收管道L31上设置有开闭阀58。
如图3所示，热交换器50由第1热交换部61和第3热交换部63构成。第1热交换部61在流过低压汽封蒸汽分支管道L25的汽封蒸汽与流过气体燃料供给管道L3的气体燃料之间进行热交换。第3热交换部63在流过低压汽封蒸汽分支管道L25的汽封蒸汽与流过中压给水管道L10的中压给水之间进行热交换。另外，作为第2热交换部的燃料加热器29在流过中压给水管道L10的中压给水与流过气体燃料供给管道L3的气体燃料之间进行热交换。在本实施方式中，将第1热交换部61和第3热交换部63作为一个单元而设为热交换器50，但也可以将第1热交换部61、第2热交换器62及第3热交换部63作为一个单元而设为热交换器。
并且，中压给水管道L10设置有迂回第3热交换部63的迂回管道L32。而且，中压给水管道L10在迂回管道L32的分支部与第3热交换部63之间设置有切换阀64，在迂回管道L32上设置有切换阀65。
因此，热交换器50首先在第2热交换部62中利用流过中压给水管道L10的中压给水加热流过气体燃料供给管道L3的气体燃料。接着，在第1热交换部61中利用流过低压汽封蒸汽分支管道L25的汽封蒸汽进一步加热流过气体燃料供给管道L3的气体燃料。最后，在第3热交换部63中利用流过低压汽封蒸汽分支管道L25的汽封蒸汽加热流过中压给水管道L10的中压给水。其结果，汽封蒸汽的热被气体燃料和中压给水回收而温度降低。
在此，对联合循环设备10的运行方法进行详细说明。图4是表示联合循环设备启动时的汽封蒸汽的供给系统的示意图，图5是表示联合循环设备负载运行时的汽封蒸汽的供给系统的示意图。另外，以下说明的各温度是一例。
在本实施方式的联合循环设备的运行方法中，在启动时，将辅助蒸汽用作汽封蒸汽，用减温器49进行减温而供给到低压汽封部43，另一方面，在额定运行时，将从高压汽封部41的轴端部泄漏的汽封蒸汽在与气体燃料及中压给水之间进行热交换而减温，并将减温的汽封蒸汽供给到低压汽封部43。
即，在联合循环设备10启动时，如图4所示，蒸汽涡轮机13并未起动，因此汽封蒸汽不会从高压涡轮机32的高压汽封部41泄漏到高压汽封蒸汽管道L22。因此，开放压力控制阀45，将辅助蒸汽从辅助蒸汽供给管道L21供给到集管44。如此一来，集管44的辅助蒸汽作为汽封蒸汽而从高压汽封蒸汽管道L22供给到高压汽封部41，从中压汽封蒸汽管道L23供给到中压汽封部42，并从低压汽封蒸汽管道L24供给到低压汽封部43。
此时，供给到集管44的辅助蒸汽的温度为供给到低压汽封部43的约350℃的高温，因此需要对供给到低压汽封部43的汽封蒸汽进行减温。因此，开放第1切换阀46并关闭第2切换阀47及第3切换阀48，将向低压汽封部43供给汽封蒸汽的管道设为低压汽封蒸汽管道L24并关闭低压汽封蒸汽分支管道L25。并且，通过关闭开闭阀52并开放开闭阀53，并且驱动补给水泵51，将补给水从补给水供给管道L26及第2补给水供给管道L28供给到减温器49，使该减温器49运行。
如此一来，集管44的辅助蒸汽作为汽封蒸汽而向低压汽封蒸汽管道L24流动，并通过用减温器49喷雾补给水而减温至约150℃，减温的汽封蒸汽供给到低压汽封部43。另外，此时，汽封蒸汽没有供给到热交换器50，因此如图3所示，关闭切换阀64并开放切换阀65，并且开放开闭阀57，由此使流过中压给水管道L10的中压给水迂回第3热交换部63。
然后，如图1所示，燃气涡轮机11上升至额定转速，废热回收锅炉12利用废气生成蒸汽而蒸汽涡轮机13开始运行，联合循环设备10成为额定运行。
在联合循环设备10额定运行时，如图5所示，蒸汽涡轮机13已被运行，因此泄漏蒸汽从高压涡轮机32的高压汽封部41供给到高压汽封蒸汽管道L22。因此，关闭压力控制阀45，停止向集管44供给辅助蒸汽。如此一来，从高压汽封部41供给到高压汽封蒸汽管道L22的汽封蒸汽从高压汽封蒸汽管道L22供给到集管44，集管44的汽封蒸汽从中压汽封蒸汽管道L23供给到中压汽封部42，并从低压汽封蒸汽管道L24供给到低压汽封部43。
此时，关闭第1切换阀46并开放第2切换阀47及第3切换阀48，将向低压汽封部43供给汽封蒸汽的管道设为低压汽封蒸汽分支管道L25。并且，关闭开闭阀52、53，并且通过停止补给水泵51的驱动来停止向减温器49供给补给水，从而使该减温器49停止运行。如此一来，集管44的汽封蒸汽从低压汽封蒸汽管道L24向低压汽封蒸汽分支管道L25流动，通过在热交换器50中与气体燃料及中压给水进行热交换而减温至150℃，减温的汽封蒸汽从低压汽封蒸汽管道L24供给到低压汽封部43。另外，此时，汽封蒸汽供给到热交换器50，因此如图3所示，开放切换阀64并关闭切换阀65。
即，流过气体燃料供给管道L3的常温的气体燃料首先通过在第2热交换部62中与流过中压给水管道L10的中压给水(例如，250℃)进行热交换而例如加热至230℃，中压给水的温度例如降低至100℃。接着，230℃的气体燃料通过在第1热交换部61中与流过低压汽封蒸汽分支管道L25的350℃的汽封蒸汽进行热交换而例如加热至250℃，汽封蒸汽例如减温至250℃。最后，250℃的汽封蒸汽通过在第3热交换部63中与流过中压给水管道L10的100℃的中压给水进行热交换而例如减温至150℃，中压给水例如加热至120℃。
因此，如图5所示，350℃的汽封蒸汽通过热交换器50被气体燃料和中压给水热回收而减温至150℃，成为适当的温度，并且从低压汽封蒸汽管道L24供给到低压汽封部43。此时，减温器49已停止运行，因此150℃的汽封蒸汽不会进一步减温。
并且，从高压汽封部41泄漏到高压汽封蒸汽管道L22的汽封蒸汽过剩，即使将汽封蒸汽供给到各汽封部41、42、43，有时也会成为过剩。此时，溢流阀56通过开放恒定压力以上的蒸汽，来将低压汽封蒸汽管道L24的蒸汽压保持为恒定压力，同时使流过低压汽封蒸汽管道L24的汽封蒸汽的一部分(过剩部分)向低压汽封蒸汽分支管道L30流动。如此一来，过剩的汽封蒸汽会从低压汽封蒸汽分支管道L30供给到低压涡轮机34的中段或后段，在此处被热回收。
另外，在上述的说明中，减温器49被供给向冷凝器36供给的补给水的一部分，通过将补给水喷雾到汽封蒸汽而对汽封蒸汽进行减温，但并不限定于该结构。图6是表示蒸汽涡轮机中的汽封蒸汽的供给系统的变形例的示意图。
如图6所示，减温器49供给作为减温水的给水(凝气)而对汽封蒸汽进行减温。冷凝器36设置有使凝气返回到废热回收锅炉12的凝气供给管道L16，在凝气供给管道L16上设置有冷凝泵37。在给水供给管道L33中，基端部连结于凝气供给管道L16中的比冷凝泵37更靠下游侧的位置，前端部连结于减温器49并设置有开闭阀53。减温器49被供给冷凝器36的凝气的一部分，通过将凝气喷雾到汽封蒸汽而对该汽封蒸汽进行减温。由减温器49减温的汽封蒸汽通过低压汽封蒸汽管道L24供给到低压汽封部43。
如此，在本实施方式的联合循环设备中，设置有燃气涡轮机11、废热回收锅炉12及蒸汽涡轮机13，并且设置有将汽封蒸汽供给到低压涡轮机34的低压汽封部43的低压汽封蒸汽管道L24和在流过低压汽封蒸汽管道L24的汽封蒸汽与供给到燃烧器22的气体燃料之间进行热交换的热交换器50(第1热交换部61)。
因此，供给到低压汽封部43的汽封蒸汽通过热交换器50的第1热交换部61在与供给到燃烧器22的气体燃料之间进行热交换而减温，因此能够以适当温度的状态供给到低压汽封部43，另一方面，能够将气体燃料升温而供给到燃烧器22。其结果，能够通过用气体燃料进行汽封蒸汽的热回收来实现提高蒸汽涡轮机13的效率。
在本实施方式的联合循环设备中，设置有：第2热交换部62，其在通过废热回收锅炉加热的中压给水与气体燃料之间进行热交换，第1热交换部61在通过第2热交换部62在与中压给水之间进行了热交换的气体燃料与汽封蒸汽之间进行热交换。因此，气体燃料在第2热交换部62中被中压给水加热之后，在第1热交换部61中被温度比该中压给水高的汽封蒸汽加热，由此能够高效率地进行向气体燃料的热回收。
在本实施方式的联合循环设备中，设置有：第3热交换部63，其在通过第2热交换部62进行了热交换的中压给水与汽封蒸汽之间进行热交换。因此，汽封蒸汽通过在第1热交换部61中加热气体燃料而减温之后，通过在第3热交换部63中加热温度比气体燃料高的中压给水而减温，由此能够高效率地进行汽封蒸汽的热回收。
在本实施方式的联合循环设备中，第3热交换部63在通过废热回收锅炉12加热的中压给水与通过第1热交换部61进行了热交换的汽封蒸汽之间进行热交换。因此，汽封蒸汽在第1热交换部61中减温之后，在第3热交换部63中加热温度比气体燃料高的中压给水而减温，由此能够高效率地进行汽封蒸汽的热回收。
在本实施方式的联合循环设备中，设置有：低压汽封蒸汽管道L24，其设置有供给补给水而对汽封蒸汽进行减温的减温器49；及低压汽封蒸汽分支管道L25，其设置有第1热交换部61，能够将汽封蒸汽的供给目的地在低压汽封蒸汽管道L24与低压汽封蒸汽分支管道L25之间进行切换。因此，在启动时，将汽封蒸汽的供给目的地切换为低压汽封蒸汽管道L24，由此汽封蒸汽通过减温器49减温，在额定运行时，将汽封蒸汽的供给目的地切换为低压汽封蒸汽分支管道L25，由此汽封蒸汽通过热交换器50减温，因此能够始终将适当温度的汽封蒸汽供给到低压汽封部43。
在本实施方式的联合循环设备中，设置有冷却驱动低压涡轮机34的蒸汽的冷凝器36，且设置有从向冷凝器36供给补给水的给水源向减温器49供给补给水的补给水供给管道L28。因此，在冷凝器36中使用海水来作为冷却蒸汽的冷却水时，即使该海水混入冷凝器36中，海水也不会混入汽封蒸汽中，并且也不会供给到低压汽封部43，无需停止设备而能够连续运行，从而能够提高可靠性。
在本实施方式的联合循环设备中，设置有：低压汽封蒸汽分支管道L30，其将通过热交换器50进行了热交换的汽封蒸汽的一部分从低压汽封蒸汽管道L24供给到低压涡轮机34，在低压汽封蒸汽分支管道L30上设置有溢流阀56。因此，当供给到低压汽封部43的汽封蒸汽过剩时，开放溢流阀56，将汽封蒸汽从低压汽封蒸汽分支管道L30供给到低压涡轮机34，由此，用低压涡轮机34也能够进行汽封蒸汽的热回收。
以往，汽封蒸汽的过剩部分未进行减温而直接排出到冷凝器36，需要从集管44到冷凝器36的配管。该配管中流动高压且高温的汽封蒸汽流动，因此需要大直径的配管，需要较大空间，设备成本增加。在本实施方式中，通过热交换器50对汽封蒸汽的过剩部分和供给到低压汽封部43的汽封蒸汽进行减温之后，将过剩的汽封蒸汽供给到低压涡轮机34。该过剩的汽封蒸汽为低压且低温，因此可以减小该汽封蒸汽流动的配管的直径，不需要较大空间，能够抑制设备成本增加。
并且，在本实施方式的联合循环设备的运行方法中，具有：热交换工序，在供给到低压涡轮机34的低压汽封部43的蒸汽与供给到燃烧器22的气体燃料之间进行热交换；及供给工序，将与气体燃料进行了热交换的汽封蒸汽供给到低压涡轮机34的低压汽封部43。
因此，利用供给到低压汽封部43的汽封蒸汽来加热供给到燃烧器22的气体燃料，并将减温的汽封蒸汽供给到低压涡轮机34的低压汽封部43。因此，能够通过用气体燃料进行汽封蒸汽的热回收来实现提高蒸汽涡轮机13的效率。
在本实施方式的联合循环设备的运行方法中，在热交换工序中，在从高压涡轮机32的轴端部泄漏的蒸汽与供给到燃烧器22的气体燃料之间进行热交换。因此，能够容易进行从高压涡轮机32的轴端部泄漏的蒸汽所具有的热的回收。
本实施方式的联合循环设备的运行方法的特征在于，供给工序具有：第1供给工序，将在热交换工序中进行了热交换的汽封蒸汽供给到低压汽封部43；及第2供给工序，将由减温水减温的辅助蒸汽供给到低压汽封部43，根据蒸汽涡轮机13的运行状态在第1供给工序与第2供给工序之间进行切换。因此，通过根据运行状态在第1供给工序与第2供给工序之间进行切换，能够始终将规定温度的蒸汽供给到低压汽封部。
在本实施方式的联合循环设备的运行方法中，从启动时起在低负载时的运行区域中实施第1供给工序，在额定运行时实施第2供给工序。因此，能够与运行状态无关地将规定温度的蒸汽供给到低压汽封部43。
另外，在上述的实施方式中，由第1热交换部61和第3热交换部63构成热交换器50，并独立地设置了各热交换部61、63，但并不限定于该结构。例如，也可以由第1热交换部61、第2热交换部62及第3热交换部63构成热交换器50，或者独立地设置第1热交换部61、第2热交换部62及第3热交换部63。在该情况下，汽封蒸汽与气体燃料及中压给水进行热交换，因此可以将第1热交换部61和第2热交换部62一体化而构成。并且，也可以将第1热交换部61、第2热交换部62及第3热交换部63一体化而构成热交换器。另外，也可以省略第3热交换部63。第1热交换部61和第2热交换部62的热交换的顺序可以颠倒。
符号说明
10-联合循环设备，11-燃气涡轮机，12-废热回收锅炉，13-蒸汽涡轮机，14、15-发电机，21-压缩机，22-燃烧器，23-涡轮机，24-旋转轴，25-高压单元，26-中压单元，27-低压单元，28-再热器，29-燃料加热器(第2热交换器)，31-涡轮机，32-高压涡轮机，33-中压涡轮机，34-低压涡轮机，35-旋转轴，36-冷凝器，37-冷凝泵，41-高压汽封部，42-中压汽封部，43-低压汽封部，44-集管，45-压力控制阀，46-第1切换阀，47-第2切换阀，48-第3切换阀，49-减温器，50-热交换器，51-补给水泵，56-溢流阀(开闭阀)，61-第1热交换部，63-第3热交换部，L3-气体燃料供给管道，L10-中压给水管道，L21-辅助蒸汽供给管道，L22-高压汽封蒸汽管道，L23-中压汽封蒸汽管道，L24-低压汽封蒸汽管道(第1低压汽封蒸汽管道)，L25-低压汽封蒸汽分支管道(第2低压汽封蒸汽管道)，L26-补给水供给管道，L27-第1补给水供给管道，L28-第2补给水供给管道，L30-低压汽封蒸汽分支管道(第3低压汽封蒸汽管道)。

Claims (11)

1.一种联合循环设备，其特征在于，具备：
燃气涡轮机，其具有压缩机、燃烧器及涡轮机；
废热回收锅炉，其利用来自所述燃气涡轮机的废气的废热生成蒸汽；
蒸汽涡轮机，其具有由通过所述废热回收锅炉生成的蒸汽驱动的高压涡轮机及低压涡轮机；
低压汽封蒸汽管道，其向所述低压涡轮机的低压汽封部供给蒸汽；及
第1热交换部，其在流过所述低压汽封蒸汽管道的蒸汽与供给到所述燃烧器的气体燃料之间进行热交换。
2.根据权利要求1所述的联合循环设备，其特征在于，
设置有：第2热交换部，其在通过所述废热回收锅炉加热的水与气体燃料之间进行热交换，所述第l热交换部在通过所述第2热交换部在与所述水之间进行了热交换的气体燃料与流过所述低压汽封蒸汽管道的蒸汽之间进行热交换。
3.根据权利要求2所述的联合循环设备，其特征在于，
设置有：第3热交换部，其在通过所述第2热交换部进行了热交换的所述水与流过所述低压汽封蒸汽管道的蒸汽之间进行热交换。
4.根据权利要求1所述的联合循环设备，其特征在于，
设置有：第3热交换部，其在通过所述废热回收锅炉加热的水与通过所述第1热交换部进行了热交换的蒸汽之间进行热交换。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的联合循环设备，其特征在于，
所述低压汽封蒸汽管道具有：第1低压汽封蒸汽管道，其设置有供给减温水而对蒸汽进行减温的减温器；及第2低压汽封蒸汽管道，其设置有所述第1热交换部，所述低压汽封蒸汽管道能够将蒸汽的供给目的地在所述第1低压汽封蒸汽管道与所述第2低压汽封蒸汽管道之间进行切换。
6.根据权利要求5所述的联合循环设备，其特征在于，
设置有冷却驱动所述低压涡轮机的蒸汽的冷凝器，且设置有从向所述冷凝器供给补给水的给水源向所述减温器供给补给水的补给水供给管道。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的联合循环设备，其特征在于，
设置有：第3低压汽封蒸汽管道，其将通过所述第1热交换部进行了热交换的蒸汽的一部分从所述低压汽封蒸汽管道供给到所述低压涡轮机，在所述第3低压汽封蒸汽管道上设置有开闭阀。
8.一种联合循环设备的运行方法，所述联合循环设备具备：
燃气涡轮机，其具有压缩机、燃烧器及涡轮机；
废热回收锅炉，其利用来自所述燃气涡轮机的废气的废热生成蒸汽；
蒸汽涡轮机，其具有由通过所述废热回收锅炉生成的蒸汽驱动的高压涡轮机及低压涡轮机，
所述运行方法的特征在于，具有：
热交换工序，在供给到所述低压涡轮机的低压汽封部的蒸汽与供给到所述燃烧器的气体燃料之间进行热交换；及
供给工序，将与气体燃料进行了热交换的蒸汽供给到所述低压涡轮机的低压汽封部。
9.根据权利要求8所述的联合循环设备的运行方法，其特征在于，
在所述热交换工序中，在从所述高压涡轮机的轴端部泄漏的蒸汽与供给到所述燃烧器的气体燃料之间进行热交换。
10.根据权利要求9所述的联合循环设备的运行方法，其特征在于，
所述供给工序具有：第1供给工序，将在所述热交换工序中进行了热交换的蒸汽供给到所述低压汽封部；及第2供给工序，将由减温水减温的辅助蒸汽供给到所述低压汽封部，根据所述蒸汽涡轮机的运行状态在所述第1供给工序与所述第2供给工序之间进行切换。
11.根据权利要求10所述的联合循环设备的运行方法，其特征在于，
从启动时起在低负载时的运行区域中实施所述第1供给工序，在额定运行时实施所述第2供给工序。
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